專利名稱：板上收縮封裝的制作方法
板上收縮封裝
背景技術(shù)：
板上芯片(COB)封裝體通常具有直接安裝并且電連接于由印刷電路板材料制成 的基板上的管芯。當與四方扁平無引線(QFN)封裝體相比時，PCB基板的成本低于QFN的 銅/合金42引線框基板更低。COB封裝體由圓頂封裝體材料密封以保護管芯和接合線免于受到環(huán)境的影響。為 了密封COB封裝體，采用圓頂封裝滴涂工藝。例如。圓頂封裝體材料被滴涂為在封裝上的 一個圓珠。圓頂封裝材料覆蓋管芯和互聯(lián)引線。然而，圓頂封裝材料由于其低填充劑含量而影響了 COB封裝體的可靠性。圓頂封 裝滴涂工藝涉及一個單元接著一個單元地滴涂該材料，效率不高。圓頂封裝滴涂工藝還導(dǎo) 致封裝體具有曲面或者非平直表面。在COB封裝體安裝到板上后，由于沒有能用于連接連接到測試設(shè)備的外部焊盤， 傳統(tǒng)的COB封裝體不提供作為板級上封裝體水平的測試。根據(jù)前面的討論可知，需要改進的封裝體以及封裝技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種形成器件的方法。該方法包括提供一印刷電路板基板，在該基板的第 一表面上具有管芯附著區(qū)。該方法還包括將管芯附著到該管芯附著區(qū)。該管芯電耦合到布 置在該管芯附著區(qū)外圍在該第一表面上的第一焊盤。通過頂澆口工藝將一個管帽形成在目 標區(qū)域中以形成具有平坦表面的管帽。該管帽覆蓋該管芯并且使至少第一焊盤暴露。在另一實施例中，示出了一種器件。該器件包括一印刷電路板，在該電路板的第一 表面上具有管芯附著區(qū)。一管芯布置在該管芯附著區(qū)。該管芯電耦合到布置在該管芯附著 區(qū)外圍在該第一表面上的第一焊盤。該器件還包括通過頂澆口工藝在目標區(qū)域中形成的管 帽，以形成具有平坦表面的管帽。該管帽覆蓋該管芯并且至少留下暴露的頂部焊盤。在又一實施例中，公開了一種形成器件的方法。該方法包括提供一襯底，在該襯底 的第一表面上具有管芯附著區(qū)。該方法還包括在該管芯附著區(qū)歪圍在該第一表面上布置第 一焊盤。當管芯附著到該管芯附著區(qū)時，其電耦合到該第一焊盤。當管芯附著到該管芯附 著區(qū)時，通過頂澆口工藝在目標區(qū)域中形成一管帽。形成該管帽制造出具有平坦表面的管 帽。該管帽覆蓋該管芯并且使至少第一焊盤暴露。參照下面的說明書及附圖，這些和其他目的，連同這里所揭示的本發(fā)明的優(yōu)點和 特點，將變得顯而易見。而且，應(yīng)當理解的是這里所討論的各種實施例不是互斥的，并且可 以以各種排列組合形式存在。


在附圖中，相同的附圖標記在不同視圖中一直表示相同的部分。而且，附圖不一定 是成比例的，相反，重點放在強調(diào)闡明本發(fā)明的原理。在下面的說明書中，將參照下面的附 圖描述本發(fā)明的各個實施例，其中
圖la-b和圖2a_b示出了封裝體的各個實施例的截面圖和頂視圖；圖2c示出了一個倒裝芯片；圖3a_b和圖4a_b示出了封裝體的各個實施例的截面圖和頂視圖；圖4c示出了基板的另一個實施例；圖5-6示出了封裝體的其他實施例；以及圖7a_c示出了形成封裝體的工序。
具體實施例方式實施例一般涉及用于芯片或集成電路的半導(dǎo)體封裝體。各種類型的芯片或集成電 路可以封裝。例如，集成電路可以是存儲器件，比如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機 存取存儲器(SRAM)以及各種非易失性存儲器，包括可編程只讀存儲器(PROM)和閃存、光電 器件、邏輯器件、通信器件、數(shù)字信號處理器、微控制器、片上系統(tǒng)、和其他類型的器件。集成 電路可以用于各種產(chǎn)品中，如電話、計算機、個人數(shù)碼助理或其他類型的適合產(chǎn)品。圖la-b示出了封裝體100的一個實施例的截面圖和頂視圖。該封裝體包括具有 頂部和底部主表面123和124的基板120。典型地，該基板包括一個矩形形狀以形成矩形 形狀的器件。其他形狀也是可以使用的。該基板可以是單層基板或多層基板。對于多層基 板，可以將不同的層進行層壓或組裝。各種材料可以用來形成該基板。在一個實施例中，基板由一印刷電路板(PCB)基板構(gòu)成。該PCB基板，例如，由FR-4 或FR-5構(gòu)成。其他類型的PCB材料也是可以使用的。或者，可以使用其他類型的基板。頂 部主表面包括一管芯附著區(qū)128。接合指132布置在該管芯附著區(qū)外圍。例如，配置接合指 以圍繞該管芯附著區(qū)。該接合指，例如，由銅構(gòu)成。其他類型的導(dǎo)電材料也是可以使用的。 該接合指可以涂覆鎳、金、銀或它們的組合，以改善要形成在其上的焊接線的接合性。該接 合指可以涂覆抗氧化的材料，例如有機可焊保護層(OSP)。其他類型的抗氧化材料也是可以 使用的。在一個實施例中，頂部焊盤沿著基板的頂部外圍形成；底部焊盤沿著基板的底部 外圍形成。在一個實施例中，雉堞形(castellation)引線142布置在基板的邊上。雉堞形 引線從基板的頂面延伸到底表面以將頂部焊盤電耦合到底部焊盤。雉堞形引線可以由導(dǎo)電 材料形成。在一個實施例中，雉堞形引線由銅構(gòu)成。其他類型的導(dǎo)電材料也是可以使用的。頂部導(dǎo)電跡線138布置在基板的頂面上。頂部導(dǎo)電跡線將接合指電耦合到頂部焊 盤。例如，頂部導(dǎo)電跡線將接合指電耦合到各自的頂部焊盤。導(dǎo)電跡線可以由導(dǎo)電材料形 成。在一個實施例中，導(dǎo)電跡線由銅構(gòu)成。其他類型的導(dǎo)電材料的使用也是可以的。該導(dǎo) 電跡線可以涂覆絕緣材料，例如，焊料掩膜。在基板的底面上，底部焊盤沿著基板的外圍形成。底部焊盤用來作為封裝體的外 部連接端以將封裝體電耦合到外部設(shè)備。在基板的頂面上，頂部焊盤沿著基板的外圍形成。 頂部焊盤向測試設(shè)備提供通道，尤其是當封裝體安裝到電路板上時，以檢驗引線與管芯之 間的電連接。封裝體可以通過將底部焊盤焊接到電路板上的方式安裝到電路板上。頂部和 底部焊盤以及雉堞形引線的另一個功能是能夠通過夾緊而使封裝體安裝到電路板上。提供一半導(dǎo)體管芯110。半導(dǎo)體管芯包括有源和無源主表面。例如，有源表面包 括接合焊盤以向管芯的內(nèi)部電路提供通道。在一個實施例中，無源表面安裝在基板的管芯附著區(qū)上。在一個實施例中，管芯是利用粘合劑115附著的。粘合劑可以是例如環(huán)氧樹脂。 粘合劑環(huán)氧樹脂的例子包括Ablestik 2025D和Yiztech N7728。其他類型的粘合劑，包括 膠帶，也是可以使用的。在一個實施例中，提供接合線152。接合線將接合指電耦合到管芯上的接合焊盤。 例如，接合線將接合指電耦合到管芯上的各個接合焊盤。接合線152優(yōu)選由銅構(gòu)成。銅線 的使用可以方便使用較小的焊接焊盤，例如，在50 μ mX50 μ m以下。其他類型的導(dǎo)電線，例 如金線或鋁線，也是可以使用的。給封裝體提供管帽180。在一個實施例中，管帽將半導(dǎo)體管芯110和接合線152密 封。例如，管帽由模塑封料構(gòu)成?？梢允褂酶鞣N類型的塑封材料，例如環(huán)氧樹脂。如圖所示， 該管帽覆蓋布置了接合線的接合指。使頂部焊盤暴露使得在將其安裝到板上時對封裝體的 測試能夠容易地進行。如果測試不需要進行，那么管帽可以覆蓋基板的整個頂面。根據(jù)一個實施例，管帽包括一平坦或平滑的表面184。如圖所示，管帽包括側(cè)壁 182，其大約與管帽的頂面垂直。例如，側(cè)壁相對于管帽的水平頂面是垂直的?；蛘?，如圖 2a-b中所示，管帽的側(cè)壁182為偏斜或傾斜的。側(cè)壁的角θ，例如是，約15-45°。其他側(cè) 壁角也是可以使用的。提供平滑的表面方便封裝體的制造。根據(jù)一個實施例，提供管帽而不破壞封裝體。例如，通過模塑封材從模具的頂部而 不是側(cè)壁注入的頂澆口模制工藝形成管帽。如果模塑封材由側(cè)壁澆口模制工藝注入，那么 模塑封材將流出目標區(qū)域。例如，模塑材料將流到導(dǎo)電跡線和頂部焊盤上，這可能損壞這些 組件。在其它實施例中，管芯110可以包括一倒裝芯片，如圖2c中所示。倒裝芯片，例 如，包括布置在有源表面上的管芯凸塊154。如圖所示，管芯凸塊臨近管芯的外圍布置。其 他凸塊構(gòu)造也是可以使用的。管芯凸塊耦合到在基板的管芯區(qū)中的各個接觸焊盤。可以提 供電連接跡線以將接觸焊盤電耦合到基板表面上的焊盤。圖3a_b和圖4a_b示出了封裝體100的其他實施例的截面圖和頂視圖。除基板 120外，該封裝體與在圖la b和圖2a_b所述的封裝體相似。在一個實施例中，基板包括通 孔342而不是雉堞形引線。通孔布置在基板內(nèi)并且延伸貫穿頂部和底面123和124。例如， 通孔臨近基板的外圍布置。在一個實施例中，通孔環(huán)繞基板的外圍布置。通孔將頂部和底 部焊盤電耦合。參見圖3a_b，管帽180包括具有垂直側(cè)壁182的平滑頂面?；蛘撸苊?80可以包 括傾斜的側(cè)壁282，如圖4a-b中所示。在其他實施例中，焊盤可以布置為單列焊盤或多列焊盤。例如，基板120可以具有 以第一和第二(雙)列布置的焊盤。例如，焊盤布置在基板的外圍。以其他的列數(shù)構(gòu)建的 焊盤也是可以使用的。在一個實施例中，焊盤耦合到布置在管芯附著區(qū)歪圍的接合指132。 接合指電耦合到管芯。接合指布置成單列接合指。以其他的列數(shù)構(gòu)建的接合指也是可以使 用的。導(dǎo)電跡線138將頂部焊盤耦合到接合指。在一個實施例中，焊盤與耦合到底部焊盤的通孔耦合。將焊盤耦合到雉堞形引線 也是可以使用的。在一個實施例中，如圖4c中所示，基板120可以包括圍繞管芯附著區(qū)128 的焊盤。焊盤通過例如導(dǎo)電跡線耦合到接合指。焊盤耦合到通孔342和雉堞形引線142。 例如，一列焊盤可以耦合到通孔而其他列焊盤耦合到雉堞形引線。在一個實施例中，緊鄰管
6芯附著區(qū)的第一列焊盤耦合到通孔而其他列焊盤耦合到雉堞形引線。在其它實施例中，在 基板背面的焊盤的列數(shù)可以不相同。例如，基板的頂面可以具有在外圍的單列焊盤，而基板 的底面可以具有在外圍的雙列焊盤。其他的焊盤、通孔、雉堞形引線和/或接合指的構(gòu)造也 是可以使用的。圖5示出了另一個實施例的封裝體500。該封裝體包括基板120。如圖所示，該基 板包括多個例如是布置在基板外圍的通孔342。通孔從基板的頂面延伸到底面124。在一 個實施例中，通孔圍繞基板的外圍配置。在另一個實施例中，代替通孔，雉堞形引線可以提 供于基板的邊上。在又一實施例中，基板可以包括雉堞形引線和通孔的組合。在頂面上的 頂部導(dǎo)電跡線提供從外部焊盤到管芯的內(nèi)部電路的互聯(lián)，如上所述。管芯可以由接合線連接到接合指。管芯和接合線可以由管帽密封，以保護它們不 受環(huán)境影響。在其他實施例中，管芯可以包括通過在管芯的有源表面上的管芯凸塊連接到 基板焊盤的倒裝芯片。對于這些應(yīng)用，管芯由管帽來密封，以使其不受環(huán)境的影響。例如， 管帽包括具有垂直或傾斜側(cè)壁的平坦頂面。在一個實施例中，基板的底面包括一散熱器470。例如，散熱器布置在底面上與頂 面上的管芯附著區(qū)相對應(yīng)的一個區(qū)域里。布置散熱器的區(qū)域沒有外部接觸端。在一個實施 例中，散熱器由散熱材料構(gòu)成，比如銅。其他類型的散熱或?qū)岵牧弦彩强梢允褂玫?。例如?散熱器能夠使熱量從管芯散發(fā)到外部表面安裝技術(shù)(SMT)模塊。圖6示出了封裝體600的又一實施例。該封裝體包括具有多個例如布置在基板的 外圍的多個通孔342的基板120。通孔從基板的頂面123延伸到底面。在一個實施例中， 通孔配置在圍繞基板的外圍。在其他實施例中，代替通孔，雉堞形引線可以提供于基板的邊 上。在又一實施例中，基板可以包括雉堞形引線和通孔的組合。在頂面上的頂部導(dǎo)電跡線 提供從外部焊盤到管芯的內(nèi)部電路的互聯(lián)，如上所述。管芯可以由接合線連接到接合指。管芯和接合線可以由管帽密封，以保護它們不 受環(huán)境影響。在其他實施例中，管芯可以包括經(jīng)由管芯的有源表面上的管芯凸塊連接到基 板焊盤的倒裝芯片。針對這些應(yīng)用，管芯由管帽來密封，以使其不受環(huán)境的影響。如圖所示， 管帽包括具有傾斜側(cè)壁282的平坦頂面?；蛘?，管帽可以是具有垂直側(cè)壁、平坦頂面。在一個實施例中，基板的頂面具有至少一個無源元件675。如圖所示，頂面有兩個 無源元件。具有其他數(shù)目無源元件的封裝體也是可以使用的。例如，無源元件可以是電阻 器、電容器或它們的組合。如圖所示，無源元件布置在管帽之外。無源元件在管帽之內(nèi)或者 是在管帽之內(nèi)和之外的組合也是可以使用的。圖7a_c示出了密封一個封裝體的方法的實施例。參見圖7a，提供一封裝體100。 封裝體包括具有頂面和底面123和124的基板120。在一個實施例中，基板包括PCB。其他 類型的基板也是可以使用的。管芯110附著到限定在頂面123上的管芯附著區(qū)。管芯使用 例如粘合劑安裝到管芯附著區(qū)。接合線152將管芯焊盤電耦合到基板的頂面上的接合指。 在頂面上的頂部導(dǎo)電跡線提供從外部焊盤到接合指，進而到管芯的內(nèi)部電路的互聯(lián)。在其他實施例中，封裝體可以包括具有管芯凸塊的管芯，其中的凸塊與芯片附著 區(qū)上的基板焊盤配成對。在又一實施例中，封裝體可以包括在基板的底面上的散熱器和/ 或在基板的頂面上的無源元件。其他類型的封裝體也是可以使用的。該封裝體布置在一個模塑封材注入系統(tǒng)中。該注入系統(tǒng)包括一注入單元790。在
7一個實施例中，該注入單元包括耦合到模具794的注入器792。模具包括管帽所需要的形 狀。例如，如圖所示，模具包括具有平坦頂面和垂直側(cè)壁的矩形模具。這種形狀生產(chǎn)出具有 平坦頂面和垂直側(cè)壁的管帽。其他形狀的模具也是可以使用的。例如，側(cè)面可以相對于平 坦表面傾斜。根據(jù)一個實施例，注入器耦合到模具的頂面796。例如，注入耦合到模具的頂面的 中心附件。在模具的頂面的其他位置耦合注入器也是可以使用的。在模具的頂面上耦合注 入器生產(chǎn)出一頂澆口注入單元。參見圖7b，注入單元被降低位置到封裝體上。例如，注入單元被降低以致模具覆蓋 管芯和接合線而不覆蓋焊盤。當在適當?shù)奈恢脮r，注入單元被激活以使注入器向模具中注 入模塑封材。在圖7c中，該工藝繼續(xù)。例如，在通過冷卻使模塑封材充分固化后，升起注入單 元。模塑封材在管芯和接合線上形成管帽，完成密封工藝。密封工藝可以平行進行。例如，多個封裝體可以同時密封。這可以通過提供在其 上裝配有多個管芯的承載基板或PCB來實現(xiàn)。注入單元一次密封多個管芯。其后，處理該 載體基板以將其分割為單個封裝體。這種分割可以用例如鋸法或沖壓分割法實現(xiàn)。如上所述，管芯可以用修改的模式設(shè)計進行密封。在一個實施例中，管芯利用頂澆 口模制工藝來密封。頂澆口模制工藝提供幾個優(yōu)點。例如，頂澆口模制工藝使密封體的頂 面平坦，從而使油墨蓋印可以進行而不會產(chǎn)生扭曲。另外一個優(yōu)點是，對于COB封裝而言， 相對于常規(guī)的液體密封技術(shù)如液滴頂部滴涂和印刷/真空印刷密封，頂澆口模制工藝的產(chǎn) 量更高和更可靠。例如，頂澆口模制工藝可以并行密封一個承載基板條帶上的多個管芯，而 液滴頂部滴涂一次只密封一個管芯。此外，使用模塑封材比液體密封材料可以達到更高的封裝可靠性和性能。例如，具 有模塑封材的轉(zhuǎn)移模具實現(xiàn)了優(yōu)異的管帽厚度控制，并且由于模塑封材的較低縮水性和較 低吸水性，減少了陣列的翹曲。而且，模塑封材的較低的CTE特性使得封裝體能夠方便地與銅接合線集成，相對 于當前的COB封裝技術(shù)能夠提供一個封裝印腳可能更小、成本降低的解決方案以及更高的 可靠性性能。而且，通過使用銅接合線，本發(fā)明的封裝工藝可以克服小間距接合的挑戰(zhàn)，并 得到較低的裝配成本。通過使用PCB板代替銅/合金42引線框，這將顯著地減少加工成本 和所需的生產(chǎn)周期。此外，也節(jié)省原材料。本發(fā)明的封裝體可以被鋸成或沖壓成單個的，賦 之以額外的靈活性。本發(fā)明可以以其他具體形式體現(xiàn)而不脫離本發(fā)明的精神和基本特征。因此，在所 有方面上，前面的實施例應(yīng)被認為是說明性的而不是限制在此所描述的本發(fā)明。因而，本發(fā) 明的范圍由所附權(quán)利要求書，而非前面的說明書部分表明，落在權(quán)利要求書的等效方案的 意義和保護范圍內(nèi)的所有改變皆應(yīng)為本發(fā)明所涵蓋。
權(quán)利要求
一種形成器件的方法，包括提供一印刷電路板基板，在其第一表面上具有管芯附著區(qū)；將管芯附著到所述管芯附著區(qū)，其中所述管芯電耦合到布置在所述管芯附著區(qū)外圍的第一表面上的第一焊盤；通過頂澆口工藝將一管帽形成在目標區(qū)域中，以形成具有平坦表面的管帽，其中所述管帽覆蓋所述管芯并至少使所述第一焊盤暴露。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中所述管芯通過接合線電耦合于接合指，所述接合指耦合 于所述第一焊盤。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述管帽覆蓋接合線以及接合指的一部分。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述頂澆口工藝避免管帽材料流到目標區(qū)域外面而 損壞所述封裝體。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述管芯包括一倒裝芯片。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述頂澆口工藝避免管帽材料流到目標區(qū)域外面而 損壞所述封裝體。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述頂澆口工藝避免管帽材料流到目標區(qū)域外面而 損壞所述封裝體。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一焊盤耦合到布置在所述基板邊緣上的雉堞形引線；以及 所述雉堞形引線延伸穿過所述基板的第一和第二表面，所述雉堞形引線耦合到布置在 所述基板的第二表面上的外部觸點。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一焊盤電耦合到延伸穿過所述基板的第一和第二表面的通孔；以及 所述通孔耦合到布置在所述基板的第二表面上的外部觸點。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中以至少第一和第二列圍繞所述管芯附著區(qū)的方式構(gòu)造第一焊盤；以及 所述第一焊盤耦合到所述通孔或所述雉堞形引線。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一焊盤耦合到所述通孔和所述雉堞形引線。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一列的焊盤耦合到所述通孔；以及 所述第二列的焊盤耦合到所述雉堞形引線。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一列比所述第二列更接近所述管芯附著區(qū)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二焊盤布置在所述基板的第二表面上。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中第二焊盤用作外部觸點。
16.一種器件，包括印刷電路板基板，在其第一表面上具有管芯附著區(qū)；布置在所述管芯附著區(qū)的管芯，其中所述管芯電耦合到布置在所述管芯附著區(qū)外圍的 第一表面上的第一焊盤；以及通過頂澆口工藝在目標區(qū)域中形成的管帽，所述管帽具有平坦表面；所述管帽覆蓋所述管芯而使頂部焊盤暴露。
17.如權(quán)利要求16所述的器件，其中所述澆口工藝使管帽的材料包含在目標區(qū)域中以 避免損壞所述器件。
18.如權(quán)利要求16所述的器件，其中所述管芯包括一倒裝芯片。
19.如權(quán)利要求16所述的器件，其中所述管芯通過接合指將接合線電耦合到所述第一 焊盤。
20.一種形成器件的方法，包括提供一襯底，在其第一表面上具有管芯附著區(qū)；在所述管芯附著區(qū)外圍的第一表面上布置第一焊盤，其中當管芯附著到所述管芯附著 區(qū)時，其電耦合到該第一焊盤；以及當管芯附著到所述管芯附著區(qū)時，通過頂澆口工藝在目標區(qū)域中形成管帽，其中形成 該管帽產(chǎn)生具有平坦表面的管帽，其中所述管帽覆蓋所述管芯而至少使第一焊盤暴露。
全文摘要
本發(fā)明涉及板上收縮封裝。公開了一種形成器件的方法。該方法包括一印刷電路板基板，在該基板的第一表面上具有管芯附著區(qū)。該方法還包括將管芯附著到該管芯附著區(qū)。該管芯電耦合到布置在該管芯附著區(qū)外圍的第一表面上的第一焊盤。通過頂澆口工藝將一管帽形成在目標區(qū)域中以形成具有平坦表面的管帽。該管帽覆蓋該管芯并且至少使第一焊盤暴露。
文檔編號H01L21/60GK101944492SQ200910253089
公開日2011年1月12日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者R·T·甘, R·瑪納拉科, 白德華, 黃健庭 申請人:聯(lián)合科技公司